JPS6349766A - 絶縁性磁性トナ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電子写真、イオノグラフィ−などの静電潜像を
乾式現（象するための絶縁性磁性トナーに関する。

（従来の技術） 従来、乾式現像法としては、トナー粒子にキャリア粒子
、すなわち、ガラスピーズもしくは磁性粉を混合した二
成分系の現像剤を使用する方法、およびトナー粒子自体
に磁性を付与した一成分系トナーを用いる方法があり、
さらには最近では耐環境性に優れた非磁性−成分系トナ
ーを用いる方法などが提案されている。また、トナーの
電気抵抗により導電性トナーおよび絶縁性トナーに分類
されるが、普通紙複写が可能な絶縁性トナーが一般的で
ある。

これらのトナーを製造する従来の方法としては。

熱可塑性樹脂、磁性粉、顔料・染料などの着色剤。

ワックス、可塑剤、電荷制御剤などの添加剤を加熱・溶
融し、二次凝集している磁性８）顔料などを強い剪断力
をかけて練肉し、均一な組成物とし、これを−冷却後、
粉砕し１分級する方法がほとんどであった。

しかしながら、この粉砕方法より得られる磁性トナーは
品質の面においては、トナー粒子の大きさ。

形状がまちまちであり、一般に不定形であるために。

摩擦帯電特性がそれぞれ異なり地汚れ、あるいは機内飛
散の原因となり、また、トナーの流動性が悪（補給が困
難となってトラブルの原因となるなどの欠点がある。ま
た、磁性トナーにおいては、粉砕時に発生する磁性粉の
トナー表面への露出、または磁性粉の離脱が大きな問題
となる。実際に磁性トナーにおいては通常トナー表面に
含有された磁性粉が一部露出していることが電子顕微鏡
による目視観察から判明している。これはトナーを粉砕
する時に発生する破断面が材質の異なる各部分の境界面
に沿って発生しやすいためと考えられる。こうして発生
する露出もしくは離脱した磁性粉は感光体ドラムにキズ
をつけ、またトナー表面の摩擦帯電特性を悪化させ。

さらに地汚れ、　ｉｓ内飛散、耐環境性の悪化等の原因
となる。さらにこれと同様な理由によりトナー中に含有
される他の成分もトナー粒子から離脱し易く。

地汚れ２機内飛散、耐環境性の悪化等の原因となる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記のような問題点を解決し、磁性粉のトナー
表面への直接の露出または磁性粉のトナーからの離脱を
防ぎ１粒子の形状が従来のトナーと比較して丸味を帯び
（角がとれた状態）、かつ１粒径が比較的に揃っており
、優れた流動性と摩擦帯電特性を持ち、経済性において
有利なトナーを提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、磁性粉および必要に応じてワックス、顔
料等を含む平均粒径５〜１５μの熱可塑性樹脂粒子（Ａ
）と、平均粒径２μ以下の熱可塑性樹脂微粒子（Ｂ）！
独、もしくは樹脂微粒子（［３）とその他の必要な電荷
制御剤等の微粒子とを、平均粒径が５〜２０μの範囲と
なる条件において機械的歪力をかけて混合し、樹脂微粒
子（Ｂ）その他必要な微粒子を実質的に樹脂粒子（Ａ）
の表面にコーティングしてなる絶縁性磁性トナーを提供
するものである。

なお５本明細書においては９粒径の測定はコールタ−カ
ウンターＴＡＩＩ型（コールタ−エレクトロニクス社製
）を用い８体積基準で示している。

本発明において用いられる熱可塑性樹脂としては。

ポリスチレン系、スチレンとアクリル酸エステル。

メタクリル酸エステル、アクリルニトリルあるいはマレ
イン酸エステルなどとのスチレンを含む共重合体系、ポ
リアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系
、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリ酢酸ビニル系、
エポキシ系樹脂、炭化水素系）剥脂。

石油系樹脂、塩素化パラフィンなど自体公知の結着剤樹
脂を例示することができ、これらは単独もしくは混合し
て使用することができる。

本発明において、平均粒径５〜１５μの熱可塑性樹脂粒
子（Ａ）を用意するには、特に制限はなく種々の方法を
通用することができる。熱可塑性樹脂粒子（Ａ）には、
後述する磁性粉の他にワックスなどの滑剤、顔料・染料
などの着色剤、コロイダルシリカなどの流動性付与剤、
電荷制御剤、低分子量ポリオレフィンなどを目的に応じ
て併用することができる。

本発明において用いられる磁性粉は特に制限はないが、
５μ以下、好ましくは１μ以下の平均粒径をもつ微細な
磁性粉を用いることが好ましく、各種のフェライト、マ
グネタイト　ヘマタイトなどの鉄。

亜鉛、コバルト、ニッケル、マンガンなどの合金もしく
は化合物などの自体公知のものを使用することができ、
これら磁性粉は目的によっては分級したものであっても
よいし１　自体公知の表面処理９例えば疎水処理あるい
はシランカップリング剤処理などを施したものであって
もよい。

また平均粒径２μ以下の熱可塑性樹脂微粒子（Ｂ）を用
意する手段も特に制限は無く９例えば、■粉砕・分級、
■懸濁重合、■溶解・析出、■スプレーなどの方法の他
に乳化重合により生成した球状微粒子であっても良い。

なお、上記樹脂微粒子（Ｂ）は平均粒径が２μ以上であ
る場合、熱溶融による樹脂粒子（Ａ）表面のコーティン
グが不十分となり不適である。

本発明において、上記の熱可塑性樹脂粒子（Ａ）と熱可
塑性樹脂微粒子（Ｂ）とを平均粒径が５〜２０μの範囲
となる条件において機械的歪力をかけて混合する方法と
しては、熱可塑性樹脂粒子（Ａ）が融着して大きい塊と
なったり、逆に歪力が大き過ぎて微細に粉砕されたりす
ることがない条件であり。

かつ、樹脂粒子（Ａ）の表面に熱可塑性樹脂微粒子（Ｂ
）が付着しつつ発生する■γ擦熱により熱熔融するよう
な条件である。この両条件を満たす具体的な方法としそ
は、実験室的には乳鉢が使用されるが実用的には不十分
である。工業的には、乳鉢と同様な効果を示す摩砕機、
ボールミル、サンドミルなどの分散機などの運転条件、
処理量１分散媒体などの条件を上記の目的が達成される
ように変更すればか使用可能である。

しかしながら、乳鉢では数時間〜数十日間を要し。

ボールミル、サンドミルでも長時間を要するため。

工業的には、粉体が流動床状態で、気流と共に高速で運
動するような混合機、または衝撃を与える羽根。

ハンマーなどが取り付けられているような混合機であり
、このような混合機の例としては、Ｓｌミル（東洋イン
キ製造側部、その概要は特公昭５７−４３０５１号参照
）、アトマイザ−２自由粉砕機（−奈良機械製作所）、
川崎重工業ｑｌ製粉砕機（ＫＴＭ−１）などを例示する
ことができ、これらの装置はそのまま。

もしくは適宜本発明の目的に合わせて改良して使用する
ことができる。できれば循環式であり、密閉系の装置が
望ましい。

このような混合処理によって熱可塑性樹脂粒子（Ａ）の
表面に熱可塑性樹脂微粒子（Ｂ）が付着しつつ熱溶融し
、樹脂粒子（Ａ）の表面をコーティングするという効果
が生ずるのは、樹脂粒子（Ａ）および樹脂微粒子（Ｂ）
が粉体同士あるいは、壁１羽根。

ビーズなどの分散媒体などと衝突して、瞬間的、かつ、
部分的にかなり高温となるためと考えられ、系内の気流
温度は樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）近くまで上昇し、
系を冷却することも場合によっては必要となる。上記現
象は、予備混合しただけの処理前および混合処理後の電
子顕微鏡写真の観察によって理解される。すなわち、混
合処理前においては比較的粒度分布の大きい熱可塑性樹
脂粒子（Ａ）と、熱可塑性樹脂微粒子（Ｂ）が一部凝集
した状態であり。

処理後は熱可塑性樹脂粒子（Ａ）の表面は滑らかとなっ
ており熱可塑性樹脂微粒子（Ｂ）の微粒子はほとんど見
られず、樹脂微粒子ＣＢ）の薄層によって覆われており
、複写機内でのランニングテストによっても壊れ難い粒
子となついる。

また、処理後の熱可塑性樹脂粒子（Ａ）は小さな粒子が
少なくなり粒度が揃っており、かつ１粒子の角が丸くな
っていることが観察される。すなわち。

小さな粒径の樹脂粒子（Ａ）は、混合処理によって。

一定の大きさの粒子に整粒されているものと考えられる
。

上記のような効果を得るためのファクターとしては９種
々考えられるが１本発明者等の研究によると気流の速度
が最も大きく、数十ｍ／秒〜数百ｍ／秒とすることが好
ましい。

本発明において、トナーの粒度としては、平均粒径が数
μ〜２０μの範囲であり、５μ以下および２５μ以上の
トナーを実質的に含まないことが好ましい。５μ以下の
粒径のトナーが多（なると、流動性が悪化し、地汚れが
生ずる。また、２５μ以上のトナーが多（なると１画像
がアレで商業上の価値を減する。

本発明において使用される電荷制御剤は自体公知のもの
であり３例えば１　フエノトシュバルツー〇　ＢＮ、ニ
グロシンベース、ブリリアントシュバルツ。

ザボンシュバルツＸ、セレスシュバルツＲＧなとの染料
１合金染料があり、その他ｃ、　ｆ、ソルヘントブラノ
ク１，２，３，５，７．　　Ｃ，１，アシッドブラック
１２３．２２．２３．２８，４２，４３．オイルブラッ
ク　（Ｃ，１，２６１５０）、　　スピロンブラソクな
どの染料、ナフテン酸金属塩、脂肪酸金属石ケンなどが
ある。

電荷制御剤は、トナーの表面電荷を制御することが目的
であるので、樹脂微粒子（Ｂ）と共に、もしくは樹脂微
粒子（Ｂ）によって混合処理された後に同様の操作でト
ナーに付着、もしくはコーティングすることが好ましい
。

以下具体例によって本発明を説明する。例中部は重量部
を示す。

実施例１ スチレン−アクリル樹脂（日本カーバイド工業Ｇ！増製
、商品名ＮＣ−６１５７）８０部、磁性粉（戸田工業４
Ｉ零製、ＥＰＴ５００）１５部、カーボンブランク（キ
ャボット社製、　Ｍｏｇｕｌ−Ｌ　）　　２部および低
分子量ポリプロピレン（三洋化成０菊製、商品名ビスコ
ール５５０Ｐ）３部をヘンシェルミキサーにて予備混合
し、これを二軸のエクストルーダーで／８融・混練し、
放冷し、この混練物を粗砕したものを［式ジェットミル
粉砕機で上限粒度が２５μ以下、平均粒径が約１０μと
した樹脂粒子（Ａ１）を用意した。

この樹脂粒子（Ａｌ）１００部と平均粒径０．４μｍの
ポリメチルメタクリレート微粒子（Ｂｌ）３部および電
荷制御剤（保土谷化学（株製、スビロンブラノクＴＲＨ
）０．３部とをスーパーミキサーにて２５００ｒｐｍの
回転速度で１分間予備混合し、樹脂粒子（Ａ１）の表面
に樹脂微粒子（Ｂ１）および電荷制御剤を静電的に付着
させた。ついで、これを自由ミルＭ−３に導入し、内部
の回転数を５００Ｏｒｐｍとした。このときの自由ミル
中の気流速度は約９０ｍ／秒となり、導入された混合物
の系内の平均滞留時間は約３秒であり、補築機へ排出し
た混合物を計７回自由ミルに通して目的とするトナーを
得た。

このトナー粒子の平均粒径は１２μであり、５μ以下お
よび２５μ以上の粒子は実質的になく１分級を必要とし
なかった。さらにこれにコロイダルシリカ（日本アエロ
ジル■製、商品名Ｒ−９７２）をトナー１００部に対し
０．３部混合し、トナー試料とした。

このトナー１５部とフェライトキャリア（日本鉄粉０寥
製、商品名Ｆ−１４１−４００）８５部をボールミルに
て１時間回転混合し、二成分現像剤として調整し、これ
を市販の複写機（松下電器産業０果製。

商品名ＦＰ−２５２０）内にセットし、テス［・チャー
トを用いて普通紙に連続運転で複写した。

この複写において、磁性粉の離脱およびトナー表面への
露出が抑えられたため、感光ドラムのキズ等がなくなり
、トナーの定着性、荷電安定性、耐プロ７キング性、お
よび耐オフセ、１・性は極めて良好であり、また、複写
機内のトナー補給ホッパーに本発明のトナーを投入する
ランニング画像テストでは６万枚にわたり初期画像と同
等の画像が維持されており、トナーの補給性も良好であ
った。

比較例１ 実施例１と同じ原料を用いて従来法による製造を行った
。すなわち、電荷制御剤を１部（表面コーティングでは
ないため増量する）、スチレン−アクリル樹脂８０部、
磁性粉Ｉ５部、カーボンブランク２部、および低分子量
ポリプロピレン３部を混合し。

ヘンシェルミキサーで予備混合した後、これを二軸エク
ストルーダーで熔融・混練し、放冷し、この混練物を粗
砕したものをＩ式ジェットミル粉砕機で上限粒度が２５
μ以下、平均粒径が約１２μ、５μ以下のトナーをカン
１〜したトナーを得た。さらにこれに実施例１と同様に
コロイダルシリカを混合し、１−ナー拭料とした。

このトナーを用いて実施例１と同様のテストをしたとこ
ろ２本発明のトナーと比較すると、地汚れが見られ、ラ
ンニングテストによると約５千枚で感光ドラムのキズ発
生が認められ、また、補給用ホッパー中でブリッジ現象
が観察された。

実施例２ スチレン−アクリル樹脂（日本カーバイド工業■製、商
品名二カライドＮＣ−６１００）５３部、カーボンブラ
ンク　（キャボソト社製、商品名Ｍｏｇｕｌ−Ｌ　）２
部５低分子量ポリプロピレン（三洋化成（束部１商品名
ビスコール５５０Ｐ）３部、およびマグネタイト（磁性
粉）（戸田工業Ｇ噂製、商品名ＥＰＴ−５００）４０部
を、実施例１と同様な操作で平均粒径が約１０μとした
樹脂粒子（Ａ２）を用意した。

この樹脂粒子（Ａ２）９８部と平均粒径０．４μｍの球
状ポリメチルメタクリレ−１−微粒子１．５部および電
荷制御剤（保土谷化学■製、商品名スビロンブラックＴ
ＲＨ）０．３部とをスーパーミキサーにて２８００ｒｐ
ｍの回転数で１分間予備混合し、これを密閉系としたア
トマイザ−に導入し、内部の回転羽根の回転速度を４．
５０　Ｏｒ　ｐ　ｍとした。この時の気流速度は８０ｍ
／秒となり、４人された混合物は３０秒間滞留した後ザ
ンクロン補集機へ排出して１・す−を得た。

このトナーの平均粒径は１２．５μで、５μ以下および
２５μ以上の粒子は計測されなかった。

さらにこれにコロイダルシリカ（日本アエロジル０燭製
、商品名Ｒ−８１２）０．３部を混合し、トナー試料と
した。

この磁性トナー２００ｇを市販の複写機（ＣａｎｏｎＮ
Ｐ−５００，キャノン（１１）商品名）内の現像機にセ
ントし普通紙上にテストチャートを複写して鮮明な画像
を得た。

トナーの定着性、荷電安定性および耐ブロッキング性、
耐オフセット性は極めて良好であり、トナーを追加しな
がらランニングテストをしたところ、５万枚にわたって
初期画像と同等の画像が得られ、トナーのブリッジ現象
も観察されなかった。

比較例２ 実施例２と同じ原料を用い、従来法により一成分磁性ｌ
−ナーを得た。すなわち、電荷制御剤１部、スチレン−
アクリル樹脂５３部、カーボンブランク２部、低分子量
ポリプロピレン３部および磁性粉４０部をヘンシェルミ
キサーで予備混合し、二軸エクストルーグーで溶融・混
練し、放冷し、カッティングミルで粗粉砕し２次いで■
型ジェットミル粉砕機で微粉砕した後アルピネ分級機で
５μ以下の微粉および２５μ以上の粒子を除き、平均粒
径１３μのトナーを得た。さらにこれに実施例２と同様
にコロイダルシリカを混合し、トナー試料とした。

このトナーを用いて、実施例２と同様のテストを行った
ところ２本発明のトナーと比較して地汚れの発生が多く
見られた。また、トナー表面に露出した磁性粉等により
トナー粒子が過剰の電荷を保持し。

その結果磁気スリーブ上に波状にムラが発生し、ベタ黒
画像にもムラが発生した。さらに約１万枚の印字で画像
濃度が低下し、ホッパー内でのブリッジ現象が観察され
た。

実施例３ 実施例１において、スチレン−アクリル樹脂に代えて、
ポリエステル樹脂（０潜花王製、商品名ＫＴＲ−２５０
０）を用いた以外は同様にして得たトナーは、同様の良
好な適性を示した。

（発明の効果） 本発明に係る電子写真用ｌ・ナーは、樹脂の表面に電荷
制御剤のみが存在する平滑で角のない粒子であり、壊れ
難い表面となっており、また２粒径が比較的揃っている
ために、流動性、荷電安定性に優れ。

長時間のランニングテス［・においても良好な特性を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、磁性粉および必要に応じてワックス、顔料等を含む
   平均粒径５〜１５μの熱可塑性樹脂粒子（Ａ）と、平均
   粒径２μｍ以下の熱可塑性樹脂微粒子（Ｂ）単独、もし
   くは樹脂微粒子（Ｂ）とその他の必要な電荷制御剤等の
   微粒子とを、平均粒径が５〜２０μの範囲となる条件に
   おいて機械的歪力をかけて混合し、樹脂微粒子（Ｂ）そ
   の他必要な微粒子を実質的に樹脂粒子（Ａ）の表面にコ
   ーティングしてなる絶縁性磁性トナー。